计算机组成原理 实验3

实验3

通用寄存器实验

一、实验目的

1.熟悉通用寄存器的数据通路。

2.掌握通用寄存器的构成和运用。

二、实验要求

在掌握了AX、BX运算寄存器的读写操作后，继续完成CX、DX通用寄存器的数据写入与读出。

三、实验原理

实验中所用的通用寄存器数据通路如下图所示。由四片8位字长的74LS574组成CX（R1 R0）、DX（R3 R2）通用寄存器组。图中X2 X1 X0定义输出选通使能，SI、XP控制位为源选通选择。RXW为寄存器数据写入使能，OP、DI为目的寄存器选择。DRCK信号为寄存器写脉冲，下降沿有效。准双向I/O输入输出端口用于置数操作，经2片74LS245三态门与数据总线相连。

图2-3-3通用寄存器数据通路

四、实验内容

五、实验过程 & 实验结果

1.寄存器组写操作

(1)

(2)寄存器组的字写入

通过“I/O单元”把CX的地址00打入IR，然后向CX写入2211h，操作步骤如下：

按【单拍】按钮

通过“I/O单元”把DX的地址02打入IR，然后向DX写入4433h，操作步

按【单拍】按钮

(3)寄存器组的字节写入

通过“I/O单元”把CX的地址00打入IR，然后向CL写入55h，操作步骤

按【单拍】按钮

按【单拍】按钮K21 K16 K2=000 K21 K6 K2=111

在IR保持为“XX00”的条件下，可省略打地址环节，按下流程向CH写入AAh

2.寄存器读操作

(1)

(2)寄存器组字读

(3)寄存器组字节读

CH。

K7=1

K10~K6=00101

准双向I/O口实验

一、实验目的

熟悉与了解准双向I/O口的构成原理。

二、实验要求

掌握准双向I/O口的输入／输出特性的运用。

三、实验原理

Dais-CMX16+向用户提供的是按准双向原理设计的十六位输入/输出I/O口，当该位为“1”时才能用作输入源，上电或复位（手动态按【返回】键），该十六位I/O口被置位（即为“0FFFFh”）。通常情况下，在用作输入的时候就不能再有输出定义。电路结构如图2-3-4所示。该口外接十六位二进制数据开关，适用于外部数据的输入，该口跨接十六个发光二极管，经缓冲驱动四个七段显示，能以二进制和十六进制两种方式显示I/O口的输入输出状态。发光管在高电平“1”时发光点亮。

图2-3-4 准双向I/O电路

实验中所用的I/O口数据通路如图2-3-5所示。I/O的输入经2片74LS245缓冲与数据总线相连，I/O口的输出由2片74LS574锁存后输出，锁存器的输入端与数据总线相连。

图2-3-5 I/O口数据通路

四、实验内容 & 实验结果

2.搭接方式I/O的寻址定义

I/O口源编址I/O口目的编址

3. I/O 口写操作（输出）

执行

4. I/O 口读操作（输入）

执行 按【单拍】按钮

K19=1

K19~K16=0010

K10~K6=11000

按【单拍】按钮

按【返回】键

K17 K16=00

5.I/O口的字节操作（偶输入，奇输出）

执行

按【返回】键按【单拍】按钮

地址总线组成实验

一、实验目旳

1.熟悉和了解地址总线的组成结构、地址来源及集合原理。

2.掌握程序段与数据段的寻址规则及地址部件的运用技巧。

二、实验要求

通过地址形成部件实验，建立“段”概念，学会“段”运用。

三、实验原理

地址总线的作用是传递地址信息，输出当前数据总线上发送信息的源地址或接收信息的目的地址。如下图所示本系统设有内存与外设两条地址总线，通过PC计数器提供内存（程序存储器）地址，并由地址寄存器AR传递内存（数据存储器）地址与外设地址。另外堆栈寄存器SP亦可视为地址寄存器，它的堆顶指向数据与程序指针存取地址。

图2-3-6 地址总线组成通路

1.11位程序地址

如图2-3-6所示，本系统从提高信息存取效率的角度设计主内存地址通路，按现代计算机体系结构中最为典型的分段存取理念合成主存及外设地址总线addr，在指令操作“时段”（取操作码与取操作数），以当前程序指针PC为址，遇主存数据传递“时段”以当前数据指针AR为址。addr地址的合成通路见图2-3-6。其寻址范围为0~7FFh。

2.16位数据地址

如图2-3-6所示，本系统数据指针由地址锁存器AR直接提供，当LDAR=0时，在DRCK 下降沿把数据总线打入AR。其寻址范围为0~FFFFh，可达64KB。

四、地址部件电路

图2-3-7 地址部件控制电路

五、实验内容 & 实验结果

1. 程序计数器实验

图2-3-7所示的PC 框由3片161构成按字方式寻址的11位PC 计数器，计数器的输入端与总线相连构成置数通路，计数器的输出端途经三态门缓冲分离为两条通路，其一与总线相连构成可读通路，其二与地址寄存器（数据）集合组成主存EM 地址总线。它的清零端由中央外理器单元直控，上电时PC 计数器自动淸零，

实验中按复位钮亦可实现计数器的手动淸零。

手控状态，本实验由表2.6.1定义的目的编码控

制PC 计数器的预置与加1操作，并以准双向I/O 部

件的S10~S0为计数器预置源。当IP=0时按单拍按钮，

遇E/M=0在脉冲下降沿把S10~S0的内容装入PC 计数

器；遇E/M=1在脉冲下降沿PC 计数器加1。

PC 计数器的读出操作由表2.3.7所列的源编码表定义。

表2.3.7 PC 程序计数器目标编码

说明：“↓”表示下降沿有效